数字孪生智慧矿山矿务管理系统解决方案

在国家“两化”深度融合的政策要求下，智慧矿山建设趋势既是世界能源科技的发展趋势，也是国家能源结构升级调整的需要。

视频孪生智慧矿山解决方案，旨在通过三维可视化技术、快速建模技术、三维视频融合技术、位置智能技术等，集成矿区视频监控、物联网监测、AI智能识别分析数据以及各类运营管理数据等，满足三维数字孪生矿山的管理需求，实现矿山业务智慧化联动闭环、实时实景一体化联动处置，全面助力矿山业务高效化、便捷化、精准化、科学化管理。

视频孪生智慧矿山综合管控平台采用“1+1+1+N”的全域全方位智慧管理体系，打造含一库、一底座、一张图、N应用的智慧管控体系，实现矿山业务管理的高度集成、自主智能、全景可视、精准科学。

图：视频孪生智慧矿山系统架构

• 一库：智慧矿山时空大数据库

建设时空大数据库，实现各业务系统的数据汇聚与集成共享，通过主题库方式建立数据存储服务，对数据进行多维度分析，提供分析结果。同时为矿山视频孪生场景的构建提供三维空间数据支撑。

• 一底座：视频孪生时空承载底座

基于视频+数字孪生，以国产自主可控的3DGIS引擎为核心，构建视频孪生时空承载底座，综合承载时空大数据库全量数据，提供视频等数据的三维场景融合服务和时空位置智能服务，为统一时空管理提供可视化承载底座。

• 一张图：视频孪生矿山综合态势一张图

针对指挥中心信息展示需求，打造可视化专题系统，围绕智慧矿山核心业务，设计不同的可视化主题，着眼全局视角、归纳关键指标、实现信息下钻。同时打造实景三维一张图，实现各业务应用的三维联动管理。

• N个应用：集成各业务应用系统

对接并整合N个应用系统，实现实时实景三维可视化应用。针对智慧港口业务需求，以视频孪生平台为支撑，综合承载各业务管理数据，以视频孪生一张图的方式，为管理者提供多种三维场景智慧管理应用，提升日常管理效率，全面赋能矿山数字化建设。

1、实时实景视频孪生矿山综合态势一张图

依托视频孪生平台，以三维数字化的矿山为空间框架，汇聚承载矿山安全管理端全要素数据，实时传输矿山各类监测、监控数据，将地面、井下，人员、设备、环境、工况等静态与动态信息统一配准于矿山三维集成模型中，实现集成可视化与综合分析,供矿山生产组织、安全监管与指挥调度人员的日常使用，实现矿山的管控一体化和决策可视化。

辅助管理者全面掌控矿山生产运行态势，实现人、事、物统一管理。数据共享、实时联动、全面高效的综合管控与业务处理能力。

图：视频孪生矿山综合态势一张图

2、智慧矿山场景规划可视化 

(1)搭建矿山三维可视化场景

通过视频孪生平台数据底座，构建三维立体的矿山1:1视频孪生场景，主要包括矿山、设备设施等要素。结合多种建模手段和三维可视化技术，完成矿山场景全要素三维模型的构建和全要素数据的三维可视化直观呈现，全方位立体直观展示矿山整体环境实现场景浏览与控制。

图：智慧矿山三维可视化场景搭建

（2）矿山地质保障一张图
将地质数据与工程数据深度融合，建成三维智能建模与可视化系统，实现矿井地质基础信息、关联信息、预测信息三维可视化，为矿井生产技术管理提供三维可视化数据分析平台，指导智能开采，实现三维动态地质模型与矿山生产决策系统实时互馈和动态优化。
3、采掘作业阶段管理

（1）综采面全景视频拼接融合

利用全景视频拼接融合技术，针对综采面进行全景视频覆盖，并进行一张图拼接融合，实现综采面实景视频的连贯浏览，多路视频拼接浏览，重点区域一点即视，生产数据一体化掌控，异常情况及时发现与研判，全面提高安全生产和工作效率。

(2)设备状态三维可视化呈现及告警及时处置

针对矿山设备进行三维建模，在矿山三维场景中直观展示设备分布和外观，设备位置直观掌控，矿山设备高效查询，设备属性便捷查看，联动设备监测数据，场景中直观展示设备运行状态，设备异常及时发现并精准定位，联动现场视频实景浏览，联动设备资料科学研判，帮助管理者便捷、高效开展设备运维。

4、传送、检测阶段管理
（1）生产态势管理

基于视频孪生引擎，在煤矿三维场景中对整个主运环境进行实景三维构建，直观还原主运矿坑结构、设备分布等。利用AI识别算法，实现对主运过程中煤量、煤流速度、胶带运输机空载等进行自动识别，并基于三维场景实现对主运生产态势的三维可视化联动管理。

一张图直观展示输煤态势，皮带机空载及时报警，煤流杂物智能提醒，基于场景精准定位，辅助实现主运过程的降本增效管理。

图：生产态势管理

(2)安全识别管理

基于视频孪生引擎，在煤矿三维场景中，对整个主运环境进行实景三维构建，直观还原主运矿坑结构、设备分布等。利用AI识别算法，实现对主运的整体过程进行安全识别，基于三维场景实现对安全事件的三维可视化联动管理。

发生安全预警事件时，系统及时提醒，场景中直观标注，并联动场景定位，联动打开现场视频，显示周边工作人员位置，一键进行广播喊话等，实现安全事件的及时发现、快速定位、精准研判和高效处置。

(3)人员行为管理

利用AI识别算法，对主运过程中的人员行为进行安全识别，基于三维场景实现对人员风险行为的三维可视化联动管理，保障人员安全。当识别到人员进入危险区域、人员乘坐皮带、人员异常(危险)行为时，系统及时报警，并联动场景快速定位，弹出现场监控视频画面，帮助管理人员及时发现和精准研判。

可联动现场广播与现场通话或调度周边人员，提升处置效率。同时，可提供历史回溯依据，为人员安全保障、人员监督管理等提供智慧化管理手段。

图：智慧矿山人员行为管理

(4)皮带声纹监测报警可视化定位与处置

系统接入音频检测监测系统数据，通过声纹传感器不断监听托辊状态和皮带运行过程，并对异常情况进行及时报警，可以联动三维场景进行快速定位异常部位，点检员派遣机器狗前往处置。

系统接入机器狗数据，在场景中直观展示机器狗实时位置，动态掌控机器狗巡检过程，便捷查看机器狗回传视频图像和识别结果，实现皮带异常的及时发现、精准研判和高效处置，提升对皮带的运维能力。

图：智慧矿山监测报警可视化管理

(5)沉浸式实景可视化巡检

针对皮带通廊场景，通过安装摄像机，实现通廊内部的实景视频监控，并利用视频融合技术，实现视频与通廊场景的一体化融合。

可在场景中规划巡检路径，实现通廊内部的自动化巡检，巡检过程中联动视频同步浏览。结合通廊内部AI识别数据、设备监测数据,异常报警数据等，实现通廊内部整体态势的高效掌控，提升检效率，降低检成本。

图：沉浸式实景可视化巡检

5、加工阶段管理

重点区域车间视频融合：通过视频孪生平台，接入视频监控数据，并利用三维视频融合技术，可实现多路视频画面与车间、堆场、井上和井下等三维场景的深度融合浏览。根据摄像机真实覆盖区域，对摄像机画面进行矫正、拼接，然后将视频画面与三维场景融合为一，实现融合区域三维全景实时动态掌控。

6、运输阶段管理

矿山车辆调度管理：在矿区实景三维孪生场景中，通过与现有传统车辆管理系统对接整合，获取车辆数据，实现车辆的三维可视化精准管理。直观展现出停车场分布及各停车场出入口位置，同时在每个出入口叠加车辆管理数据，直观精准掌控车辆停放和行驶情况。引导车流，提升车辆使用效率和矿区车辆调度能力等。